Способ динамической тарировки пьезоэлектрических датчиков давления и устройство для его осуществления

0854132

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.08.79 (21) 2808455/18-10 с присоединением заявки № 2808454/18-10 (23) Приоритет

,43) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 15.08.82 (51) М. Кл.

G 01L 27/00

Государственный комитет (53) УДК 531.787 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. А. Беспалько и Г. И. Геринг

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С. М;. Кирова (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТАРИРОВКИ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к способам динамической тарировки датчиков давлений и калибровки ультрозвуковых приборов.

Известны способы динамической тарировки датчиков давлений, возбуждающие тарировочный импульс давлений при ударе грузов по какой-либо среде, передающей чувствительному элементу датчика возникающий импульс. Импульс выходного напряжения пропорционален импульсу силы, который сообщает груз преобразователю (1), Известный способ не обеспечивает высокой точности калибровки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому является способ динамической тарировки датчиков давления путем возбуждения акустической волны в рабочей среде, передающей давление на чувствительный элемент пьезодатчика датчика, регистрации его выходного сигнала и сопоставления его с расчетными параметрами давления рабочей среды, полученными в результате расчета по известным зависимостям (2).

Такой способ не обеспечивает высокой точности тарировки в широком диапазоне частот.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности тарировки пьезоэлектрических датчиков давления.

Цель достигается тем, что при тарировке пьезоэлектрических датчиков давления путем возбуждения акустической волны в рабочей среде, передающей давление на чувствительный элемент пьезодатчика, регист10 рации его выходного сигнала и сопоставления его с параметрами давления рабочей среды, полученными в результате расчета по известным зависимостям, акустическую волну в рабочей среде возбуждают

15 пучком заряженных частиц.

Энергия, вносимая в поглотитель, практически мгновенно за время 10 —" с передается ядерной подсистеме и приводит к расширению облученного объема. Если

20 длительность импульса облучения т меньше времени акустической релаксации то=Во/С, где Ro — максимальная длина свободного пробега заряженных частиц в поглотителе.

С вЂ” скорость продольного звука, то

2G объем, в котором поглощается энергия пучка частиц, не успевает расшириться, что приводит к возникновению импульса давлений.

Импульс давлений, генерируемый в рабоЗ0 чей среде пучком заряженных частиц, пере8() 4132 дается чувствительному элементу датчика и вызывает электрический сигнал иа экргне осциллографа. По величине, внесенной !3 поглотитель полной энергии пучка заряженных частиц, замеряемой в процессе тарировки, находят тарировочнос давление, которое приводится в соответствие с наиря)кением сигнала от пьсзопрсобраio»aic;tii.

В данном способе тарируемый дат шк находится в непосредственном контакте с рабочей средой, что соответствует paciipoстранению волны в полубесконечном пространстве. В приближении линейного вво ta энергии в поглотитель связь между профилем распределения поглощенной энергии Е и полем давлений Р (х, t) описывается уравнением

Р(х, t) = — — (Е,(х — ct)—

à — Е,(х+ ct)I, (1) где Е((х — сг) и Е (х+с1) — импульс сжатия и растяжения соответственно; (" — iiaраметр Грюнайзера.

Так как профиль поля напряжений восстанавливается по импульсу сжатия, то уравнение (1) переписывается в виде

Р(х, t) -- — — Е(х — ct). (2)

При выполнении условия т;»т4 точность расчета давления по формуле зависит только от точности измереш(я полной энергии, вносимой в поглотитель пучком заряженных частиц. Длительность возникающего импульса давлений зависит от пробега заряженных частиц в рабочей среде. Выбирая соответствующий поглотитель и энергию налетающих заряженных частиц, можно получить частоты основной гармоники акустического импульса порядка сотен мегагерц, что является существенным преимуществом по сравнению с ранее извес(ными способами.

На чертеже изображена схема устройства для динамической тарировки пъезоэлектрических датчиков давлений.

Устройство состоит из источника 1 питания, генератора 2 наносекундных импульсов с регулируемой плотностью потока заряженных частиц и пусковым устройством, коллиматора-монитора 3 с емкостью, гальванометра 4, рабочей среды 5, тарируемого пьезоэлектрического датчика б давлений, фиксирующего приспособления 7, дифференцирующего сопротивления (10 — 20) Ом

8, осциллографа 9 и синхронизирующего устройства 10. Для исключения влияш!я электромагнитных помех на электрический сигнал тарируемого датчика в устройство между рабочей средой и пьезопреобразователем может быть включена акустическая задержка.

Устройство работает следующим образом.

Гс(!ератор 2 пяносскги,(иых импульсов

3 IP 5! iKBIOT ОТ 1(Гт 0>! >! И К Я !» Ã(i !! 11 ii И > (11(С(кя(0! (I>> сl ()выз(, ("I 1 <). Ic Г j$0! j. 1! )1!1 . гt»r за ряженныхх часп(ц, !!роходя»срез коллимятормонититор 3, »опя,(ает в рабочею среду 5, Г гс 1 я с! ь э(! Срl i!ii .> яр 5(жени ы. ; (ястиц ир(06Р((з) ютс51 в !(\((! >, !!>((Яв чcil llil, коз ОР 1>! Й приходиг ня !у!3спзитсг(ьнь!й элем III. тарирус(!Ого !!ьсзоэг!Ск!ри>!С(кого,(a! В»КВ дявлс !ий. Пьсзоэл."л(! г »1;собрязуcT с г0 13 электри:(сский си(я!ал, K0101) I I!I диффсрсииирустся иа сопротивлении 8, а »я(с,(рсгистj)»pycTc5I иа экране оси,(ллогра(1)а 9. Осциллограф с(гнхропизова(> с зяпуско;i генератора устройспз(»! 10. Зяic»:in величине, внесенной в рабочук) среду суммарной ьч сргии иу(ка заряжен»ы;;астип, замсряемой 13 процсссс тарировк(1 гальвяиомстром 4, нахОд5!т тарировочнос,lяв Ic!Iiic, которос приводят в соответствие с наиряжсiilIC)>! СИГ»(IЛЯ 01 (! Pi!,)",СМ ОГО (! Ь(.30Э.! CKTP11чсского дят !ка давле((ий.,"Ià»ëcíèå и эиер»и51 находя Ся B Iipff."10ii 3BBflC»)jOCTH. .(лительиость возникающего импульса давлений, а следовательно, и !Вс!01 а ос»о»-! (о» гар lo»»K!I и(((п лься зявис5п От прооега заряженных час!иц R в рабочей среде, имеющей. толщш(у срази»мук) с Я пли боль» е.

З0 Вь!бирая соответствующий поглопггель (ТВ j);!0(ТСЛО ИЛ11;КИ;!КОС I i>) ИЛИ })C! >,!flP>, 51

>) ItCIi »i» .) (Я С 1 ii!I,, i>(0)ti»O t!Л 1(1151 Гi> >„ 1»! C. !i>-! (0 C T ь Т я р 1 j ) 013 0 (! 0 Г 0 11 )11! т. i i > C (!; j Ë в, i (! 1 и 11;10 ! (Ic<0f !t;>j)5i.!кя сотен м«i ягсри. 10,1!Осп> тярировк(! определится i!1!i!1> 1011(осг(>10 измерсiil!51 li0.!»îé энергии, вносимой иу !ком заря ;:сивых IBcT!II(за импульс в рабочую среду, и нс зависит от стабил(июсти работы !!аносекуидного ускорителя. Отсутс(вуют искаже-(О !ия электрического сигнала датчика, вызвяиныс воздействием волны на его корпус.

Возрастает и скорость арировки датчика, тяк кяк нет»собходи.,foci замены (ех или иных составляющих устройспза. Суще>15 спзующис наносекундные ускоритсл электронов позволяют работать с заданной частотой следования импульсов пу !ков заряженных часп!и, а плоп(ость потока элекгронов регулируется простым перемещением

50 мии!сн(О! Bliîдя ускорителя или длительное гью ими 5льса !ока !ястиц. (j) 0 j) x(v л я и з о 0 р с с и и я

1. О»особ динами (сской тарировки пьезоэлектрических дат ill KoB;i,авления путем возбуждения акустической волны в рабочей

60 среде, передающей давление на чувствитсль!!ый элсмс(п»ьсзо.(ят !ика, регистрации его»ыходног0 си(и ала и cÎ!!QcTHBлсиия егQ с расчетными параметрами давления рабочей среды, QTличающийся тем, что, с

55 целью расширен(я !астотиого диапазона и

854132

Составитель О. Сафонов

Текред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева

Редактор М. Ленина

Заказ 1179/8 Изд. в "05 Тираж 883 Подписное

HI10 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2 повышения точности тарировки, акустическую волну в рабочей среде возбуждают пучком заряженных частиц.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник импуль а энергии, заполненную рабочей средой камеру для установки тарируемого датчика с регистрирующей аппаратурой, о т л и ч а юще ес я тем, что в нем в качестве источннка импульса энергии использован ускоритель заряженных частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР

М 169840, кл. G 011 27/00, 1964.

2. Окунь И, 3. Исследования волн сжатия, возникающих при импульсном разряде в воде. КТФ, т. 41, в. 2, с. 292, 1971 (прототип).